JP2019134409A - Magnetoresistive effect device and magnetoresistive effect module - Google Patents

Magnetoresistive effect device and magnetoresistive effect module Download PDF

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Kenji Suzuki
健司 鈴木
晋治 原
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晋治 原
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Abstract

To provide a magnetoresistive effect device having excellent blocking characteristics.SOLUTION: A magnetoresistive effect device includes a first port, a second port, a first circuit unit and a second circuit unit connected in series between the first port and the second port, a reference potential terminal, and a DC application terminal, and each of the first circuit unit and the second circuit unit includes a magnetoresistive effect element and a conductor connected to one end thereof, and the first end of the conductor is connected to a high-frequency current input side, and the second end of the first conductor is connected to the reference potential terminal.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁気抵抗効果デバイス及び磁気抵抗効果モジュールに関する。   The present invention relates to a magnetoresistive effect device and a magnetoresistive effect module.

近年、携帯電話等の移動通信端末の高機能化に伴い、無線通信の高速化が進められている。通信速度は使用する周波数の帯域幅に比例するため、通信に必要な周波数バンドは増加している。それに伴い、移動通信端末に必要な高周波フィルタの搭載数も増加している。   In recent years, with the enhancement of functions of mobile communication terminals such as mobile phones, the speed of wireless communication has been increased. Since the communication speed is proportional to the bandwidth of the frequency used, the frequency band required for communication is increasing. Accordingly, the number of high frequency filters required for mobile communication terminals is also increasing.

近年新しい高周波用部品に応用できる可能性のある分野として研究されているのがスピントロニクスである。その中で注目されている現象の一つが、磁気抵抗効果素子による強磁性共鳴現象である。   In recent years, spintronics has been studied as a field that may be applied to new high-frequency components. One of the phenomena attracting attention among them is a ferromagnetic resonance phenomenon caused by a magnetoresistive effect element.

磁気抵抗効果素子に含まれる強磁性層に交流電流または交流磁場を印加すると、強磁性層の磁化に強磁性共鳴を起こすことができる。強磁性共鳴が生じると、強磁性共鳴周波数で周期的に磁気抵抗効果素子の抵抗値が振動する。強磁性層に印加される磁場の強さによって、この強磁性共鳴周波数は変化し、一般的にその強磁性共鳴周波数は数〜数十GHzの高周波帯域である。   When an alternating current or an alternating magnetic field is applied to the ferromagnetic layer included in the magnetoresistive element, ferromagnetic resonance can be caused in the magnetization of the ferromagnetic layer. When ferromagnetic resonance occurs, the resistance value of the magnetoresistive element periodically oscillates at the ferromagnetic resonance frequency. This ferromagnetic resonance frequency changes depending on the strength of the magnetic field applied to the ferromagnetic layer, and generally the ferromagnetic resonance frequency is a high frequency band of several to several tens GHz.

例えば特許文献1には、強磁性共鳴現象を利用した高周波フィルタ等の高周波デバイスとして利用できる磁気抵抗効果デバイスが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes a magnetoresistive effect device that can be used as a high-frequency device such as a high-frequency filter using a ferromagnetic resonance phenomenon.

特開2017−063397号公報JP 2017-063397 A

しかしながら、磁気抵抗効果デバイスを用いた高周波フィルタは、遮断特性が充分とは言えなかった。   However, a high-frequency filter using a magnetoresistive effect device cannot be said to have a sufficient cutoff characteristic.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、遮断特性に優れた磁気抵抗効果デバイスを提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a magnetoresistive effect device having excellent blocking characteristics.

上記課題を解決するため、複数の回路ユニット(素子)を直列に接続し、それぞれの素子を基準電位端子に接続した。このような接続関係を満たすことで、入力信号の電力を複数回フィルタリングすることで、磁気抵抗効果デバイスの遮断特性が改善されることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
In order to solve the above problems, a plurality of circuit units (elements) are connected in series, and each element is connected to a reference potential terminal. It has been found that by satisfying such a connection relationship, the cutoff characteristic of the magnetoresistive device is improved by filtering the power of the input signal a plurality of times.
That is, this invention provides the following means in order to solve the said subject.

(1)第1の態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、第1のポートと、第2のポートと、前記第1のポートと前記第2のポートとの間に直列に接続された第1回路ユニット及び第2回路ユニットと、前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットに、それぞれ又は共通して接続された基準電位端子と、前記第1回路ユニットの第1磁気抵抗効果素子及び前記第2回路ユニットの第2磁気抵抗効果素子に、直流電流又は直流電圧を印加するための電源をそれぞれ又は共通して接続できる直流印加端子と、を備え、前記第1回路ユニット
は、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第1磁気抵抗効果素子と、前記第1磁気抵抗効果素子の一端に接続された第1導体と、を備え、前記第1導体は、高周波電流が前記第1磁気抵抗効果素子及び前記基準電位端子に対して分岐して流れるように、前記第1導体の第1端部が高周波電流の入力側に接続され、前記第1導体の第2端部が前記基準電位端子に接続され、前記第2回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第2磁気抵抗効果素子と、前記第2磁気抵抗効果素子の一端に接続された第2導体と、を備え、前記第2導体は、高周波電流が前記第2磁気抵抗効果素子及び前記基準電位端子に対して分岐して流れるように、前記第2導体の第1端部が高周波電流の入力側に接続され、前記第2導体の第2端部が前記基準電位端子に接続されている。
(1) A magnetoresistive effect device according to a first aspect includes a first port, a second port, and a first circuit connected in series between the first port and the second port. A unit and a second circuit unit; a reference potential terminal connected to the first circuit unit and the second circuit unit respectively or in common; a first magnetoresistive element of the first circuit unit; A DC application terminal capable of connecting a DC power supply or a DC power supply to each of the second magnetoresistive effect elements of the circuit unit or in common, and the first circuit unit includes a magnetization fixed layer and a magnetization The first magnetoresistive element including a free layer and a spacer layer sandwiched between them, and a first conductor connected to one end of the first magnetoresistive element, wherein the first conductor has a high frequency The current is The first end of the first conductor is connected to a high-frequency current input side, and the second end of the first conductor is connected to the magnetoresistive effect element and the reference potential terminal. The second circuit unit is connected to a reference potential terminal, and the second circuit unit includes a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween, and one end of the second magnetoresistance effect element A second conductor connected to the first conductor of the second conductor so that a high-frequency current branches and flows with respect to the second magnetoresistive effect element and the reference potential terminal. An end is connected to the input side of the high frequency current, and a second end of the second conductor is connected to the reference potential terminal.

(2)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、前記第1磁気抵抗効果素子の前記第1導体と対向する端部に接続される対向電極と、前記第2導体とが、共通した金属層により構成されていてもよい。 (2) In the magnetoresistive effect device according to the aspect described above, the counter electrode connected to the end of the first magnetoresistive element facing the first conductor and the second conductor are formed by a common metal layer. It may be configured.

(3)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、前記第1磁気抵抗効果素子と前記第2磁気抵抗効果素子とは、前記直流印加端子を基準に並列な接続関係にあってもよい。 (3) In the magnetoresistive effect device according to the above aspect, the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element may be in a parallel connection relationship with respect to the DC application terminal.

(4)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、前記第1磁気抵抗効果素子と前記第2磁気抵抗効果素子とは、前記直流印加端子を基準に直列な接続関係にあってもよい。 (4) In the magnetoresistive effect device according to the aspect described above, the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element may be in a serial connection relationship with respect to the DC application terminal.

(5)第2の態様にかかる磁気抵抗効果モジュールは、上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスと、前記磁気抵抗効果デバイスの前記直流印加端子に接続された直流電流源又は直流電圧源と、を備える。 (5) A magnetoresistive effect module according to a second aspect includes the magnetoresistive effect device according to the above aspect, and a DC current source or a DC voltage source connected to the DC application terminal of the magnetoresistive effect device. .

上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスによれば、優れた遮断特性を得ることができる。   According to the magnetoresistive effect device according to the above aspect, excellent blocking characteristics can be obtained.

第1実施形態に係る磁気抵抗効果モジュールの回路構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the circuit structure of the magnetoresistive effect module which concerns on 1st Embodiment. 第1回路ユニット及び第2回路ユニットが単独の場合の信号特性と、第1回路ユニット及び第2回路ユニットが直列に接続された場合の信号特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the signal characteristic when a 1st circuit unit and a 2nd circuit unit are independent, and the signal characteristic when a 1st circuit unit and a 2nd circuit unit are connected in series. 第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the circuit structure of another example of the magnetoresistive effect module concerning 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the circuit structure of another example of the magnetoresistive effect module concerning 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the circuit structure of another example of the magnetoresistive effect module concerning 1st Embodiment. 図1に示す磁気抵抗効果モジュールの変形例の回路構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the circuit structure of the modification of the magnetoresistive effect module shown in FIG. 図3に示す磁気抵抗効果モジュールの変形例の回路構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the circuit structure of the modification of the magnetoresistive effect module shown in FIG. 図4に示す磁気抵抗効果モジュールの変形例の回路構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the circuit structure of the modification of the magnetoresistive effect module shown in FIG. 図5に示す磁気抵抗効果モジュールの変形例の回路構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the circuit structure of the modification of the magnetoresistive effect module shown in FIG.

以下、磁気抵抗効果モジュールについて、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the magnetoresistive effect module will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings used in the following description, in order to make the features easier to understand, the portions that become the features may be shown in an enlarged manner for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components may differ from the actual ones. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to these, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the effects of the present invention.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの回路構成を示した模式図である。磁気抵抗効果デバイスは、第1のポート1と、第2のポート2と、第1回路ユニット10と、第2回路ユニット20と、基準電位端子3A、3Bと、直流印加端子4と、を備える。直流印加端子4に電源90が接続されることで、磁気抵抗効果モジュール100となる。磁気抵抗効果モジュール100は、第1のポート1から信号が入力され、第2のポート2から信号を出力する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a circuit configuration of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. The magnetoresistive effect device includes a first port 1, a second port 2, a first circuit unit 10, a second circuit unit 20, reference potential terminals 3 </ b> A and 3 </ b> B, and a DC application terminal 4. . When the power supply 90 is connected to the DC application terminal 4, the magnetoresistive effect module 100 is obtained. The magnetoresistive effect module 100 receives a signal from the first port 1 and outputs a signal from the second port 2.

<第1のポート及び第2のポート>
第1のポート1は、磁気抵抗効果モジュール100の入力端子である。第1のポート1に交流信号源(図示略)を接続することで、磁気抵抗効果モジュール100に交流信号(高周波信号)を印加できる。磁気抵抗効果モジュール100に印加される高周波信号は、例えば、100MHz以上の周波数を有する信号である。第2のポート2は、磁気抵抗効果モジュール100の出力端子である。
<First port and second port>
The first port 1 is an input terminal of the magnetoresistive effect module 100. By connecting an AC signal source (not shown) to the first port 1, an AC signal (high frequency signal) can be applied to the magnetoresistive effect module 100. The high frequency signal applied to the magnetoresistive effect module 100 is a signal having a frequency of 100 MHz or more, for example. The second port 2 is an output terminal of the magnetoresistive effect module 100.

<第1回路ユニット>
第1回路ユニット10は、第1のポート1と第2のポート2との間に接続される。第1回路ユニット10には、電流分岐型素子11が組み込まれている。電流分岐型素子11は、第1磁気抵抗効果素子12と第1導体14とを備える。第1導体14は第1磁気抵抗効果素子12の積層方向の一端に接続されている。第1導体14の第1端部14aは第1回路ユニット10の高周波電流の入力側に接続され、第1導体14の第2端部14bは基準電位端子3Aに接続されている。第1導体14を流れる高周波電流IRCは、第1磁気抵抗効果素子12及び基準電位端子3Aに分岐して流れる。
<First circuit unit>
The first circuit unit 10 is connected between the first port 1 and the second port 2. In the first circuit unit 10, a current branching element 11 is incorporated. The current branching element 11 includes a first magnetoresistance effect element 12 and a first conductor 14. The first conductor 14 is connected to one end of the first magnetoresistive element 12 in the stacking direction. The first end 14a of the first conductor 14 is connected to the high-frequency current input side of the first circuit unit 10, and the second end 14b of the first conductor 14 is connected to the reference potential terminal 3A. The high-frequency current IRC flowing through the first conductor 14 branches and flows to the first magnetoresistance effect element 12 and the reference potential terminal 3A.

<第1導体>
第1導体14は、高周波電流IRCを通電するための配線であると共に、第1磁気抵抗効果素子12の積層方向に設けられた電極として機能する。第1導体14は、導電性を有する材料により構成される。例えば第1導体14には、Ta、Cu、Au、AuCu、Ru、Al等を用いることができる。また第1磁気抵抗効果素子12の積層方向の他端には、対向電極15を設けてもよい。この場合、対向電極15は、第1磁気抵抗効果素子12の第1導体14と対向する端部に接続される。対向電極15には、第1導体14で例示したものと同様のものを用いることができる。第1磁気抵抗効果素子12の積層方向の他端は、対向電極15を介して第1回路ユニット10における高周波電流IRCの出力側に接続されている。
<First conductor>
The first conductor 14 functions as an electrode provided in the stacking direction of the first magnetoresistive effect element 12 as well as a wiring for passing a high-frequency current IRC . The first conductor 14 is made of a conductive material. For example, Ta, Cu, Au, AuCu, Ru, Al, or the like can be used for the first conductor 14. A counter electrode 15 may be provided at the other end of the first magnetoresistive element 12 in the stacking direction. In this case, the counter electrode 15 is connected to the end of the first magnetoresistive element 12 that faces the first conductor 14. As the counter electrode 15, the same electrode exemplified as the first conductor 14 can be used. The other end of the first magnetoresistive element 12 in the stacking direction is connected to the output side of the high-frequency current IRC in the first circuit unit 10 via the counter electrode 15.

<磁気抵抗効果素子>
第1磁気抵抗効果素子12は、磁化固定層12Aと、磁化自由層12Bと、スペーサ層12Cとを有する。スペーサ層12Cは、磁化固定層12Aと磁化自由層12Bとの間に位置する。磁化固定層12Aの磁化は、磁化自由層12Bの磁化より動きにくく、所定の磁場環境下では一方向に固定される。磁化固定層12Aの磁化の向きに対して磁化自由層12Bの磁化の向きが相対的に変化することで、第1磁気抵抗効果素子12として機能する。
<Magnetoresistance effect element>
The first magnetoresistance effect element 12 includes a magnetization fixed layer 12A, a magnetization free layer 12B, and a spacer layer 12C. The spacer layer 12C is located between the magnetization fixed layer 12A and the magnetization free layer 12B. The magnetization of the magnetization fixed layer 12A is less likely to move than the magnetization of the magnetization free layer 12B, and is fixed in one direction under a predetermined magnetic field environment. The magnetization direction of the magnetization free layer 12B changes relative to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 12A, thereby functioning as the first magnetoresistance effect element 12.

磁化固定層12Aは、強磁性体材料で構成されている。磁化固定層12Aは、Fe、Co、Ni、NiとFeの合金、FeとCoの合金、またはFeとCoとBの合金などの高スピン分極率材料から構成されることが好ましい。これらの材料を用いることで、第1磁気抵抗効果素子12の磁気抵抗変化率が大きくなる。また磁化固定層12Aは、ホイスラー合金で構成されても良い。磁化固定層12Aの膜厚は、1〜20nmとすることが好ましい。   The magnetization fixed layer 12A is made of a ferromagnetic material. The magnetization fixed layer 12A is preferably made of a high spin polarizability material such as Fe, Co, Ni, an alloy of Ni and Fe, an alloy of Fe and Co, or an alloy of Fe, Co and B. By using these materials, the rate of change in magnetoresistance of the first magnetoresistance effect element 12 is increased. The magnetization fixed layer 12A may be made of a Heusler alloy. The thickness of the magnetization fixed layer 12A is preferably 1 to 20 nm.

磁化固定層12Aの磁化固定方法は、特に問わない。例えば、磁化固定層12Aの磁化を固定するために磁化固定層12Aに接するように反強磁性層を付加してもよい。また、結晶構造、形状などに起因する磁気異方性を利用して磁化固定層12Aの磁化を固定してもよい。反強磁性層には、FeO、CoO、NiO、CuFeS、IrMn、FeMn、PtMn、CrまたはMnなどを用いることができる。 The magnetization pinning method of the magnetization pinned layer 12A is not particularly limited. For example, an antiferromagnetic layer may be added so as to be in contact with the magnetization fixed layer 12A in order to fix the magnetization of the magnetization fixed layer 12A. Further, the magnetization of the magnetization fixed layer 12A may be fixed using magnetic anisotropy caused by the crystal structure, shape, and the like. For the antiferromagnetic layer, FeO, CoO, NiO, CuFeS 2 , IrMn, FeMn, PtMn, Cr, Mn, or the like can be used.

磁化自由層12Bは、外部印加磁場もしくはスピン偏極電流によってその磁化の方向が変化可能な強磁性体材料で構成されている。   The magnetization free layer 12B is made of a ferromagnetic material whose magnetization direction can be changed by an externally applied magnetic field or a spin-polarized current.

磁化自由層12Bの材料として、CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi、CoMnAl、FeB、Co、CoCr系合金、Co多層膜、CoCrPt系合金、FePt系合金、希土類を含むSmCo系合金またはTbFeCo合金などを用いることができる。また、磁化自由層12Bは、ホイスラー合金で構成されても良い。   As a material for the magnetization free layer 12B, CoFe, CoFeB, CoFeSi, CoMnGe, CoMnSi, CoMnAl, FeB, Co, CoCr-based alloy, Co multilayer film, CoCrPt-based alloy, FePt-based alloy, rare earth-containing SmCo-based alloy or TbFeCo alloy, etc. Can be used. The magnetization free layer 12B may be made of a Heusler alloy.

磁化自由層12Bの厚さは、0.5〜20nm程度とすることが好ましい。また磁化自由層12Bとスペーサ層12Cとの間には、高スピン分極率材料を挿入しても良い。高スピン分極率材料を挿入することによって、高い磁気抵抗変化率を得ることが可能となる。   The thickness of the magnetization free layer 12B is preferably about 0.5 to 20 nm. Further, a high spin polarizability material may be inserted between the magnetization free layer 12B and the spacer layer 12C. By inserting a high spin polarizability material, a high magnetoresistance change rate can be obtained.

高スピン分極率材料としては、CoFe合金またはCoFeB合金などが挙げられる。CoFe合金またはCoFeB合金いずれの膜厚も0.2〜1.0nm程度とすることが好ましい。   Examples of the high spin polarizability material include a CoFe alloy and a CoFeB alloy. The film thickness of either the CoFe alloy or the CoFeB alloy is preferably about 0.2 to 1.0 nm.

スペーサ層12Cは、磁化固定層12Aと磁化自由層12Bの間に配置される層である。スペーサ層12Cは、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、又は、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層で構成される。スペーサ層12Cは、非磁性層であることが好ましい。   The spacer layer 12C is a layer disposed between the magnetization fixed layer 12A and the magnetization free layer 12B. The spacer layer 12C is composed of a layer formed of a conductor, an insulator or a semiconductor, or a layer including a conduction point formed of a conductor in the insulator. The spacer layer 12C is preferably a nonmagnetic layer.

例えば、スペーサ層12Cが絶縁体からなる場合は、第1磁気抵抗効果素子12はトンネル磁気抵抗(TMR:Tunneling Magnetoresistance)効果素子となり、スペーサ層12Cが金属からなる場合は巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magnetoresistance)効果素子となる。   For example, when the spacer layer 12C is made of an insulator, the first magnetoresistive effect element 12 is a tunneling magnetoresistive (TMR) effect element, and when the spacer layer 12C is made of a metal, a giant magnetoresistive (GMR: Giant) is used. Magnetoresistive effect element.

スペーサ層12Cとして絶縁材料を適用する場合、Al、MgO又はMgAl等の絶縁材料を用いることができる。磁化固定層12Aと磁化自由層12Bとの間にコヒーレントトンネル効果が発現するように、スペーサ層12Cの膜厚を調整することで高い磁気抵抗変化率が得られる。TMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層12Cの膜厚は、0.5〜3.0nm程度が好ましい。 When an insulating material is applied as the spacer layer 12C, an insulating material such as Al 2 O 3 , MgO, or MgAl 2 O 4 can be used. A high magnetoresistance change rate can be obtained by adjusting the film thickness of the spacer layer 12C so that a coherent tunnel effect appears between the magnetization fixed layer 12A and the magnetization free layer 12B. In order to efficiently use the TMR effect, the thickness of the spacer layer 12C is preferably about 0.5 to 3.0 nm.

スペーサ層12Cを導電材料で構成する場合、Cu、Ag、Au又はRu等の導電材料を用いることができる。GMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層12Cの膜厚は、0.5〜3.0nm程度が好ましい。   When the spacer layer 12C is made of a conductive material, a conductive material such as Cu, Ag, Au, or Ru can be used. In order to efficiently use the GMR effect, the thickness of the spacer layer 12C is preferably about 0.5 to 3.0 nm.

スペーサ層12Cを半導体材料で構成する場合、ZnO、In、SnO、ITO、GaO又はGa等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層12Cの膜厚は1.0〜4.0nm程度が好ましい。 When the spacer layer 12C is made of a semiconductor material, a material such as ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO, GaO x or Ga 2 O x can be used. In this case, the thickness of the spacer layer 12C is preferably about 1.0 to 4.0 nm.

スペーサ層12Cとして非磁性絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、AlまたはMgO等によって構成される非磁性絶縁体中に、CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi、CoMnAl、Fe、Co、Au、Cu、AlまたはMgなどの導体によって構成される通電点を含む構造とすることが好ましい。この場合、スペーサ層12Cの膜厚は、0.5〜2.0nm程度が好ましい。 When a layer including a conduction point constituted by a conductor in the nonmagnetic insulator is applied as the spacer layer 12C, CoFe, CoFeB, CoFeSi, CoMnGe is incorporated into the nonmagnetic insulator constituted by Al 2 O 3 or MgO. , CoMnSi, CoMnAl, Fe, Co, Au, Cu, Al, or a structure including a conduction point constituted by a conductor such as Mg or Mg is preferable. In this case, the thickness of the spacer layer 12C is preferably about 0.5 to 2.0 nm.

磁化自由層12Bと第1導体14との間には、キャップ層を設けてもよい。また第1磁気抵抗効果素子12と対向電極15との間には、シード層またはバッファー層を配設しても良い。キャップ層、シード層またはバッファー層としては、Ru、Ta、Cu、Cr等の金属膜、MgO等の酸化物膜またはこれらの積層膜などが挙げられる。これらの層が酸化物膜からなる場合は、これらの層厚は電流を流すことができる程度に薄い。例えば、第1磁気抵抗効果素子12の積層方向に3Vの電圧を印加した際に電流(トンネル電流を含む)が流れる程度の厚みであることが好ましく、具体的には5nm以下であることが好ましい。   A cap layer may be provided between the magnetization free layer 12 </ b> B and the first conductor 14. A seed layer or a buffer layer may be disposed between the first magnetoresistive element 12 and the counter electrode 15. Examples of the cap layer, seed layer, or buffer layer include metal films such as Ru, Ta, Cu, and Cr, oxide films such as MgO, and laminated films thereof. When these layers are made of oxide films, the thickness of these layers is thin enough to allow current to flow. For example, the thickness is preferably such that current (including tunnel current) flows when a voltage of 3 V is applied in the stacking direction of the first magnetoresistive effect element 12, and specifically, it is preferably 5 nm or less. .

第1磁気抵抗効果素子12の大きさは、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の長辺を500nm以下にすることが望ましい。また、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の短辺は50nm以上にすることが望ましい。第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状が長方形(正方形を含む)ではない場合は、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状に最小の面積で外接する長方形の長辺を、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の長辺と定義し、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状に最小の面積で外接する長方形の短辺を、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の短辺と定義する。   As for the size of the first magnetoresistive element 12, it is desirable that the long side of the first magnetoresistive element 12 in a plan view is 500 nm or less. In addition, it is desirable that the short side of the first magnetoresistive element 12 in a plan view is 50 nm or more. When the planar view shape of the first magnetoresistive effect element 12 is not a rectangle (including a square), the long side of the rectangle circumscribing the planar view shape of the first magnetoresistive effect element 12 with the minimum area is defined as the first magnetic field. The long side of the first magnetoresistive effect element 12 is defined as the long side of the first magnetoresistive effect element 12, and the short side of the rectangle circumscribing the planar view shape of the first magnetoresistive effect element 12 with the minimum area is the plan view shape of the first magnetoresistive effect element 12. It is defined as the short side of.

長辺が500nm以下と小さい場合、磁化自由層12Bの体積が小さくなり、高効率な強磁性共鳴現象の実現が可能となる。ここで、「平面視形状」とは、第1磁気抵抗効果素子12を構成する各層の積層方向から見た形状のことである。   When the long side is as small as 500 nm or less, the volume of the magnetization free layer 12B becomes small, and a highly efficient ferromagnetic resonance phenomenon can be realized. Here, the “planar shape” is a shape viewed from the stacking direction of each layer constituting the first magnetoresistance effect element 12.

<第2回路ユニット>
第2回路ユニット20は、第1のポート1と第2のポート2との間に接続される。図1における第2回路ユニット20は、第1回路ユニット10と第2のポート2との間に接続されており、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とは直列に接続されている。第2回路ユニット20には、第1回路ユニット10に組み込まれている電流分岐型素子11と同様の電流分岐型素子21が組み込まれている。
<Second circuit unit>
The second circuit unit 20 is connected between the first port 1 and the second port 2. The second circuit unit 20 in FIG. 1 is connected between the first circuit unit 10 and the second port 2, and the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 are connected in series. In the second circuit unit 20, a current branching element 21 similar to the current branching element 11 incorporated in the first circuit unit 10 is incorporated.

図1に示す電流分岐型素子21は、第2磁気抵抗効果素子22と第2導体24とを備える。第2導体24は第2磁気抵抗効果素子22の積層方向の一端に接続されている。第2導体24の第1端部24aは第2回路ユニット20における高周波電流IRCの入力側に接続され、第2導体24の第2端部24bは基準電位端子3Bに接続されている。第2導体24を流れる高周波電流IRCは、第2磁気抵抗効果素子22及び基準電位端子3Bに分岐して流れる。第2磁気抵抗効果素子22は、磁化固定層22Aと、磁化自由層22Bと、スペーサ層22Cとを有し、積層方向の一端には第2導体24、積層方向の他端には対向電極25が設けられている。第2磁気抵抗効果素子22、第2導体24及び対向電極25は、第1磁気抵抗効果素子12、第1導体14及び対向電極15で例示したものと同様のものが用いられる。図1では、第2導体24は第1回路ユニット10の対向電極15とビア配線95により接続されている。第2磁気抵抗効果素子22の積層方向の他端は、対向電極25を介して第2回路ユニット20における高周波電流IRCの出力側(第2のポート2)に接続されている。 The current branching element 21 shown in FIG. 1 includes a second magnetoresistance effect element 22 and a second conductor 24. The second conductor 24 is connected to one end of the second magnetoresistive element 22 in the stacking direction. The first end portion 24a of the second conductor 24 is connected to the input side of the high frequency current I RC in the second circuit unit 20, the second end 24b of the second conductor 24 is connected to a reference potential terminal 3B. The high-frequency current IRC flowing through the second conductor 24 branches and flows to the second magnetoresistive element 22 and the reference potential terminal 3B. The second magnetoresistive element 22 has a magnetization fixed layer 22A, a magnetization free layer 22B, and a spacer layer 22C. The second conductor 24 is at one end in the stacking direction, and the counter electrode 25 is at the other end in the stacking direction. Is provided. As the second magnetoresistance effect element 22, the second conductor 24, and the counter electrode 25, the same ones as exemplified for the first magnetoresistance effect element 12, the first conductor 14, and the counter electrode 15 are used. In FIG. 1, the second conductor 24 is connected to the counter electrode 15 of the first circuit unit 10 by the via wiring 95. The other end of the second magnetoresistive element 22 in the stacking direction is connected to the output side (second port 2) of the high-frequency current IR in the second circuit unit 20 via the counter electrode 25.

<基準電位端子>
基準電位端子3A、3Bのそれぞれは、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20のぞれぞれに接続される。基準電位端子3A、3Bは基準電位に接続され、磁気抵抗効果モジュール100の基準電位を決める。図1では、基準電位としてグラウンドGNDに接続している。グラウンドGNDは磁気抵抗効果モジュール100の外部に設けられる。図1では、基準電位端子3Aはコンデンサ94を介して第1回路ユニット10に接続されて(交流的に(高周波的に)接続されて)おり、基準電位端子3Bは第2回路ユニット20に接続されている。また図1では、基準電位端子3Bは、第2回路ユニット20を介して第1回路ユニット10に接続されている。第1のポート1に入力される高周波電流IRCは、基準電位との電位差に応じて、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20内を流れる。図1では、基準電位端子3を第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20のそれぞれに対して分けて設けているが、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20に対して共通して一つにまとめてもよい(例えば、後述する変形例)。
<Reference potential terminal>
The reference potential terminals 3A and 3B are connected to the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20, respectively. The reference potential terminals 3A and 3B are connected to the reference potential and determine the reference potential of the magnetoresistive effect module 100. In FIG. 1, the reference potential is connected to the ground GND. The ground GND is provided outside the magnetoresistive effect module 100. In FIG. 1, the reference potential terminal 3 </ b> A is connected to the first circuit unit 10 via a capacitor 94 (connected in an alternating manner (high frequency)), and the reference potential terminal 3 </ b> B is connected to the second circuit unit 20. Has been. In FIG. 1, the reference potential terminal 3 </ b> B is connected to the first circuit unit 10 via the second circuit unit 20. The high-frequency current IRC input to the first port 1 flows in the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 according to the potential difference from the reference potential. In FIG. 1, the reference potential terminal 3 is provided separately for each of the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20, but is shared by the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20. (For example, a modified example to be described later).

<直流印加端子>
直流印加端子4は、電源90に接続され、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の積層方向に直流電流又は直流電圧を印加する。第1磁気抵抗効果素子12は、第1磁気抵抗効果素子12に直流電流又は直流電圧を印加するための電源90を接続できる直流印加端子4に接続されている。第2磁気抵抗効果素子22は、第2磁気抵抗効果素子22に直流電流又は直流電圧を印加するための電源90を接続できる直流印加端子4に接続されている。本明細書において直流電流とは、時間によって方向が変化しない電流であり、時間によって大きさが変化する電流を含む。また、直流電圧とは、時間によって方向が変化しない電圧であり、時間によって大きさが変化する電圧も含む。電源90は直流電流源でも、直流電圧源でもよい。電源90は、一定の直流電流を発生可能な直流電流源でも、一定の直流電圧を発生可能な直流電圧源でもよい。また、電源90は、発生する直流電流値の大きさが変化可能な直流電流源でもよく、発生する直流電圧値の大きさが変化可能な直流電圧源でもよい。図1に示す磁気抵抗効果モジュール100において、第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22との内部を流れる直流電流の流れ方向は同じであり、直流電流は、磁化自由層12B、22B、スペーサ層12C、22C、磁化固定層12A、22Aの順で流れる。
<DC application terminal>
The DC application terminal 4 is connected to a power supply 90 and applies a DC current or a DC voltage in the stacking direction of the first magnetoresistance effect element 12 and the second magnetoresistance effect element 22. The first magnetoresistance effect element 12 is connected to a DC application terminal 4 to which a power supply 90 for applying a DC current or a DC voltage to the first magnetoresistance effect element 12 can be connected. The second magnetoresistance effect element 22 is connected to the DC application terminal 4 to which a power supply 90 for applying a DC current or a DC voltage to the second magnetoresistance effect element 22 can be connected. In this specification, the direct current is a current whose direction does not change with time, and includes a current whose magnitude changes with time. The DC voltage is a voltage whose direction does not change with time, and includes a voltage whose magnitude changes with time. The power supply 90 may be a DC current source or a DC voltage source. The power supply 90 may be a direct current source capable of generating a constant direct current or a direct current voltage source capable of generating a constant direct current voltage. The power source 90 may be a direct current source capable of changing the magnitude of the generated direct current value, or may be a direct current voltage source capable of changing the magnitude of the generated direct current voltage value. In the magnetoresistive effect module 100 shown in FIG. 1, the flow directions of the direct currents flowing through the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 are the same, and the direct current is the magnetization free layer 12B, It flows in the order of 22B, spacer layers 12C and 22C, and magnetization fixed layers 12A and 22A.

第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22に印加される直流電流の電流密度は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の発振閾値電流密度よりも小さいことが好ましい。第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の発振閾値電流密度とは、この値以上の電流密度の電流が印加されることにより、磁化自由層12B、22Bの磁化が一定周波数及び一定の振幅で歳差運動を開始し、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22が発振する(第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の出力(抵抗値)が一定周波数及び一定の振幅で変動する)閾値の電流密度のことである。   The current density of the direct current applied to the first magnetoresistance effect element 12 and the second magnetoresistance effect element 22 is smaller than the oscillation threshold current density of the first magnetoresistance effect element 12 and the second magnetoresistance effect element 22. Is preferred. The oscillation threshold current density of the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 is that a current having a current density equal to or higher than this value is applied so that the magnetizations of the magnetization free layers 12B and 22B have a constant frequency and Precession starts with a constant amplitude, and the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 oscillate (the outputs (resistance values of the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22). ) Is the current density of the threshold (which fluctuates at a constant frequency and a constant amplitude).

<その他の構成>
磁気抵抗効果モジュール100には、インダクタ92及びコンデンサ94が配設されている。インダクタ92は、電流の高周波成分をカットし、電流の不変成分を通す。コンデンサ94は、電流の高周波成分を通し、電流の不変成分をカットする。インダクタ92は高周波電流IRCの流れを抑制したい部分に配設し、コンデンサ94は直流電流の流れを抑制したい部分に配設する。図1においてインダクタ92は、第1のポート1から印加された高周波電流が基準電位に流れ、散逸することを抑制する。またコンデンサ94は、電源90から印加された直流電流が、第1のポート1及び第2のポート2に流れ、散逸することを抑制するととともに、電源90から印加された直流電流が、基準電位端子3Aから第1導体14に流れることを抑制する。
<Other configurations>
The magnetoresistive effect module 100 is provided with an inductor 92 and a capacitor 94. The inductor 92 cuts the high frequency component of the current and passes the current invariant component. The capacitor 94 passes the high frequency component of the current and cuts the invariant component of the current. The inductor 92 is disposed in the portion to be suppressed flow of high frequency current I RC, capacitor 94 is arranged in the portion to be suppressed DC current flow. In FIG. 1, the inductor 92 suppresses the high-frequency current applied from the first port 1 from flowing to the reference potential and dissipating. Further, the capacitor 94 suppresses the direct current applied from the power source 90 from flowing and dissipating to the first port 1 and the second port 2, and the direct current applied from the power source 90 is connected to the reference potential terminal. The flow from 3A to the first conductor 14 is suppressed.

インダクタ92には、チップインダクタ、パターン線路によるインダクタ、インダクタ成分を有する抵抗素子等を用いることができる。インダクタ92のインダクタンスは10nH以上であることが好ましい。コンデンサ94には、公知のものを用いることができる。   As the inductor 92, a chip inductor, an inductor using a pattern line, a resistance element having an inductor component, or the like can be used. The inductance of the inductor 92 is preferably 10 nH or more. A known capacitor can be used as the capacitor 94.

各回路ユニット及び各端子は、信号線路によって接続されている。信号線路の形状は、マイクロストリップライン(MSL)型やコプレーナウェーブガイド(CPW)型に規定することが好ましい。マイクロストリップライン(MSL)型やコプレーナウェーブガイド(CPW)型に設計する場合、信号線路の特性インピーダンスと、回路系のインピーダンスとが等しくなるように、線路幅やグラウンド間距離を設計することが好ましい。このように設計することによって信号線路の伝送損失を抑えることができる。   Each circuit unit and each terminal are connected by a signal line. The shape of the signal line is preferably defined as a microstrip line (MSL) type or a coplanar waveguide (CPW) type. When designing the microstrip line (MSL) type or the coplanar waveguide (CPW) type, it is preferable to design the line width and the distance between the grounds so that the characteristic impedance of the signal line is equal to the impedance of the circuit system. . By designing in this way, the transmission loss of the signal line can be suppressed.

また磁気抵抗効果モジュール100は、周波数設定機構80を有することが好ましい。周波数設定機構80は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22に静磁場である外部磁場を印加する磁場印加機構である。周波数設定機構80は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層12B、22Bの強磁性共鳴周波数を設定する。磁気抵抗効果モジュール100が出力する信号の周波数は、磁化自由層12B、22Bの強磁性共鳴周波数により変動する。つまり、周波数設定機構80により出力信号の周波数を設定できる。   The magnetoresistive effect module 100 preferably has a frequency setting mechanism 80. The frequency setting mechanism 80 is a magnetic field application mechanism that applies an external magnetic field, which is a static magnetic field, to the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 22. The frequency setting mechanism 80 sets the ferromagnetic resonance frequencies of the magnetization free layers 12B and 22B of the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 22. The frequency of the signal output from the magnetoresistive effect module 100 varies depending on the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layers 12B and 22B. That is, the frequency of the output signal can be set by the frequency setting mechanism 80.

周波数設定機構80は、第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22のそれぞれに設けてもよいし、共通して設けてもよい。周波数設定機構80は、例えば、電圧又は電流のいずれかにより印加磁場強度を可変制御できる電磁石型又はストリップライン型の磁場印加機構で構成される。また、印加磁場強度を可変制御できる電磁石型又はストリップライン型の磁場印加機構と、一定磁場のみを供給する永久磁石と、の組み合わせにより構成されてもよい。   The frequency setting mechanism 80 may be provided in each of the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 or may be provided in common. The frequency setting mechanism 80 is configured by, for example, an electromagnet type or stripline type magnetic field application mechanism that can variably control the applied magnetic field intensity by either voltage or current. Moreover, it may be configured by a combination of an electromagnet type or stripline type magnetic field application mechanism capable of variably controlling the applied magnetic field intensity and a permanent magnet that supplies only a constant magnetic field.

<磁気抵抗効果デバイスの機能>
磁気抵抗効果モジュール100に第1のポート1から高周波信号が入力されると、高周波信号に対応する高周波電流IRCが第1回路ユニット10に流れる。高周波電流IRCは、第1磁気抵抗効果素子12と基準電位端子3Aとに分岐して流れる。
<Function of magnetoresistive device>
When a high frequency signal is input to the magnetoresistive effect module 100 from the first port 1, a high frequency current IRC corresponding to the high frequency signal flows through the first circuit unit 10. The high-frequency current IRC branches and flows to the first magnetoresistance effect element 12 and the reference potential terminal 3A.

磁化自由層12Bの磁化は、主に、第1導体14を流れる高周波電流IRCが生み出す高周波磁場を受けて振動する。強磁性共鳴現象により磁化自由層12Bの磁化は、高周波電流IRCの周波数が、磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。磁化自由層12Bの磁化の振動が大きくなると、第1磁気抵抗効果素子12における抵抗値変化が大きくなる。この抵抗値変化は、第1磁気抵抗効果素子12の積層方向に直流電流を印加することで、第1磁気抵抗効果素子12(第1回路ユニット10)から出力される。この強磁性共鳴現象に起因した抵抗値変化による出力と、第1磁気抵抗効果素
子12に分岐して流れる高周波電流IRCによる出力との和が、第1磁気抵抗効果素子12(第1回路ユニット10)から出力される。
The magnetization of the magnetization free layer 12 </ b> B mainly oscillates by receiving a high frequency magnetic field generated by the high frequency current IRC flowing through the first conductor 14. The magnetization of the magnetization free layer 12B by the ferromagnetic resonance phenomenon, the frequency of the high frequency current I RC is, large vibration when near the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer 12B. When the vibration of magnetization of the magnetization free layer 12B increases, the resistance value change in the first magnetoresistance effect element 12 increases. This change in resistance value is output from the first magnetoresistance effect element 12 (first circuit unit 10) by applying a direct current in the stacking direction of the first magnetoresistance effect element 12. The sum of the output due to the change in resistance value caused by the ferromagnetic resonance phenomenon and the output due to the high-frequency current IRC branched and flowing to the first magnetoresistive effect element 12 is the first magnetoresistive effect element 12 (first circuit unit). 10).

次いで、第1回路ユニット10から出力された高周波電流IRCは、第2回路ユニット20に流れる。第2回路ユニット20においても第1回路ユニット10と同様に、高周波電流IRCは、第2磁気抵抗効果素子22と基準電位端子3Bとに分岐して流れる。そして、磁化自由層22Bの磁化は、高周波電流IRCの周波数が、磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。 Next, the high-frequency current I RC output from the first circuit unit 10 flows to the second circuit unit 20. In the second circuit unit 20, as in the first circuit unit 10, the high-frequency current IRC branches and flows to the second magnetoresistance effect element 22 and the reference potential terminal 3B. Then, the magnetization magnetization of the free layer 22B, the frequency of the high frequency current I RC is, large vibration when near the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer 22B.

磁化自由層22Bの磁化の振動が大きくなると、第2磁気抵抗効果素子22における抵抗値変化が大きくなる。この抵抗値変化は、第2磁気抵抗効果素子22の積層方向に直流電流を印加することで、第2磁気抵抗効果素子22(第2回路ユニット20)から出力される。この強磁性共鳴現象に起因した抵抗値変化による出力と、第2磁気抵抗効果素子22に分岐して流れる高周波電流IRCによる出力との和が、第2磁気抵抗効果素子22(第2回路ユニット20)から出力され、第2のポート2から出力される。 When the vibration of magnetization of the magnetization free layer 22B increases, the resistance value change in the second magnetoresistive element 22 increases. This change in resistance value is output from the second magnetoresistance effect element 22 (second circuit unit 20) by applying a direct current in the stacking direction of the second magnetoresistance effect element 22. The sum of the output due to the change in resistance value caused by the ferromagnetic resonance phenomenon and the output due to the high-frequency current IRC branched and flowing to the second magnetoresistance effect element 22 is the second magnetoresistance effect element 22 (second circuit unit). 20) and output from the second port 2.

すなわち、第1のポート1から入力された高周波信号の周波数が磁化自由層12B、22Bの強磁性共鳴周波数近傍の場合は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の抵抗値の変動量が大きく、第2のポート2から大きな信号が出力される。これに対し、高周波信号の周波数が磁化自由層12B、22Bの強磁性共鳴周波数から外れている場合は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の抵抗値の変動量が小さく、強磁性共鳴現象に起因した抵抗値変化による出力は第2のポート2からほとんど出力されない。   That is, when the frequency of the high-frequency signal input from the first port 1 is in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layers 12B and 22B, the resistance values of the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 A large amount of fluctuation is output from the second port 2. On the other hand, when the frequency of the high-frequency signal deviates from the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layers 12B and 22B, the fluctuation amount of the resistance value of the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 22 is small. The output due to the resistance value change caused by the ferromagnetic resonance phenomenon is hardly output from the second port 2.

図2は、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20が単独の場合の信号特性と、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とが直列に接続された磁気抵抗効果モジュール100の信号特性を示す模式図である。信号特性は、入力電力に対する出力電力の比に対応する。図2に示すように、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20は、単独ではアンチローレンチアン状の信号特性を示す。アンチローレンチアンの信号特性とは、反対称型のコーシー・ローレンツ分布によりフィッティングできる信号特性であり、アンチローレンチアン状の信号特性とは、通過特性が向上するピークと低下するピークとの二つのピークを有する信号特性である。   2 shows signal characteristics when the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 are independent, and signal characteristics of the magnetoresistive effect module 100 in which the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 are connected in series. It is a schematic diagram which shows. The signal characteristics correspond to the ratio of output power to input power. As shown in FIG. 2, the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 independently exhibit anti-low lentian signal characteristics. The anti-Lorrentian signal characteristic is a signal characteristic that can be fitted by an anti-symmetric Cauchy-Lorentz distribution. The anti-Lorrentian signal characteristic has two peaks: a peak that improves the pass characteristic and a peak that decreases. Is a signal characteristic.

図2に示すように、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とが直列に接続された磁気抵抗効果モジュール100の信号特性は、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20を単独で用いた場合の信号特性と比較して遮断特性に優れる。これは第1導体14の第2端部14b及び第2導体24の第2端部24bが、それぞれ基準電位端子3A、3Bに接続されていることに起因すると考えられる。   As shown in FIG. 2, the signal characteristic of the magnetoresistive effect module 100 in which the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 are connected in series uses the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 alone. Compared to the signal characteristics in the case of the This is considered due to the fact that the second end portion 14b of the first conductor 14 and the second end portion 24b of the second conductor 24 are connected to the reference potential terminals 3A and 3B, respectively.

磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数から外れている周波数については、第1磁気抵抗効果素子12に分岐して流れる高周波電流IRCによる出力が、第1回路ユニット10から出力され第2回路ユニット20に入力される。第2回路ユニット20に入力される高周波電流IRCは、第2磁気抵抗効果素子22と基準電位端子3Bとに分岐して流れる。磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数から外れている周波数については、第2磁気抵抗効果素子22に分岐して流れる高周波電流IRCによる出力が、第2回路ユニット20から出力され第2のポート2から出力される。 As for the frequency deviating from the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer 12B, the output by the high frequency current IRC branched and flowing to the first magnetoresistive effect element 12 is output from the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 Is input. The high-frequency current IRC input to the second circuit unit 20 branches and flows to the second magnetoresistance effect element 22 and the reference potential terminal 3B. With respect to the frequency deviating from the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer 22B, the output by the high frequency current IRC branched and flowing to the second magnetoresistive effect element 22 is output from the second circuit unit 20 and the second port 2 Is output from.

磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数および磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数から外れている周波数の高周波電流IRCは、第1回路ユニット10(電流分岐型素子11)および第2回路ユニット20(電流分岐型素子12)において分岐する度に小さくなる。その結果、磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数および磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数から外れている周波数については、第2のポート2からの出力が小さくなる。このように、高周波電流IRCの分岐が繰り返されることで、磁気抵抗効果モジュール100の遮断特性が向上する。磁気抵抗効果モジュール100の信号特性は、通過帯域以外の周波数領域での遮断特性に優れたものとなる。この信号特性を利用して、磁気抵抗効果モジュール100(または磁気抵抗効果デバイス)は、特定の周波数の高周波信号を選択的に通過させることができる高周波フィルタとして用いることができる。 The high frequency current I RC having a frequency deviating from the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer 12B and the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer 22B is expressed by the first circuit unit 10 (current branching element 11) and the second circuit unit 20 ( Each time it branches in the current branching element 12), it becomes smaller. As a result, the output from the second port 2 is small for frequencies that are out of the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer 12B and the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer 22B. Thus, the interruption characteristic of the magnetoresistive effect module 100 is improved by repeating the branching of the high-frequency current IRC . The signal characteristics of the magnetoresistive effect module 100 are excellent in cutoff characteristics in a frequency region other than the passband. Utilizing this signal characteristic, the magnetoresistive effect module 100 (or magnetoresistive effect device) can be used as a high frequency filter that can selectively pass a high frequency signal of a specific frequency.

ここで、第1磁気抵抗効果素子12の磁化自由層12B及び第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数の関係(周波数の大小関係)は特に問わない。2つの強磁性共鳴周波数が同じ又は近い場合は、通過帯域幅は狭くなり、通過特性と遮断特性との差(ΔS21)が大きくなる。他方、2つの強磁性共鳴周波数が離れると、通過帯域幅は広くなり、ΔS21は小さくなる。そのため、求められる用途、使用態様に応じて、適宜設計できる。   Here, the relationship between the ferromagnetic resonance frequencies of the magnetization free layer 12B of the first magnetoresistance effect element 12 and the magnetization free layer 22B of the second magnetoresistance effect element 22 is not particularly limited. When the two ferromagnetic resonance frequencies are the same or close to each other, the passband width is narrowed, and the difference (ΔS21) between the pass characteristic and the cutoff characteristic is increased. On the other hand, when the two ferromagnetic resonance frequencies are separated from each other, the passband width is increased and ΔS21 is decreased. Therefore, it can design suitably according to the use and use aspect calculated | required.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations of the embodiments in the embodiments are examples, and the addition and omission of configurations are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible.

図1では、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とを直列に接続したが、三つ以上の電流分岐型素子(電流分岐型素子を備える三つ以上の回路ユニット)を直列に接続してもよい。当該構成では、高周波電流IRCの分岐がより繰り返されるため、磁気抵抗効果モジュールの遮断特性がより向上する。 In FIG. 1, the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20 are connected in series, but three or more current branching elements (three or more circuit units including current branching elements) are connected in series. May be. In this configuration, since the branching of the high-frequency current IR is repeated, the cutoff characteristic of the magnetoresistive effect module is further improved.

図3は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。図3において、図1と同様の構成には同一の符号を付す。図3に示す磁気抵抗効果モジュール101は、第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22とで、直流印加端子4及び電源90を共有している点が、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100と異なる。磁気抵抗効果モジュール101は、直流印加端子4及び電源90が共有されていることで、素子構成が簡素化され、小型化が可能である。   FIG. 3 is a schematic view showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The magnetoresistive effect module 101 shown in FIG. 3 is that the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 share the DC application terminal 4 and the power supply 90. Different from the effect module 100. Since the DC application terminal 4 and the power source 90 are shared, the magnetoresistive effect module 101 has a simplified element configuration and can be reduced in size.

図3に示す磁気抵抗効果モジュール101において、対向電極25は、インダクタ92を介して基準電位端子3Cと接続されている。また、第1のポート1と第1導体14の第1端部14aとの間、第1導体14の第2端部14bと基準電位端子3Aとの間、第2導体24の第2端部24bと基準電位端子3Bとの間及び対向電極25と第2のポート2との間にはコンデンサ94が設けられている。図3では、基準電位端子3Aはコンデンサ94を介して第1回路ユニット10に接続されて(交流的に(高周波的に)接続されて)おり、基準電位端子3Bはコンデンサ94を介して第2回路ユニット20に接続されている(交流的に(高周波的に)接続されている)。また図3では、基準電位端子3Cは、インダクタ92を介して第2回路ユニット20に接続されている(直流的に接続されている)。また図3では、基準電位端子3Cは、インダクタ92及び第2回路ユニット20を介して第1回路ユニット10に接続されている(直流的に接続されている)。電源90から印加された直流電流は、コンデンサ94により、基準電位端子3Aから第1導体14に流れることが抑制され、基準電位端子3Bから第2導体24に流れることが抑制され、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22に流れる。第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22は直流印加端子4を基準に直列な接続関係にあり、電源90から印加された直流電流は、対向電極25、第2磁気抵抗効果素子22、第2導体24、ビア配線95、対向電極15、第1磁気抵抗効果素子12の順に流れる。また高周波電流IRCの流れは、図1に示す構成と同様である。従って、図3に示す磁気抵抗効果モジュール101は遮断特性に優れる。 In the magnetoresistive effect module 101 shown in FIG. 3, the counter electrode 25 is connected to the reference potential terminal 3 </ b> C via the inductor 92. Further, between the first port 1 and the first end portion 14a of the first conductor 14, between the second end portion 14b of the first conductor 14 and the reference potential terminal 3A, and the second end portion of the second conductor 24. A capacitor 94 is provided between 24 b and the reference potential terminal 3 </ b> B and between the counter electrode 25 and the second port 2. In FIG. 3, the reference potential terminal 3 </ b> A is connected to the first circuit unit 10 via a capacitor 94 (connected in an alternating manner (high frequency)), and the reference potential terminal 3 </ b> B is connected to the second circuit unit 10 via a capacitor 94. It is connected to the circuit unit 20 (connected in alternating current (high frequency)). In FIG. 3, the reference potential terminal 3 </ b> C is connected to the second circuit unit 20 via the inductor 92 (directly connected). In FIG. 3, the reference potential terminal 3 </ b> C is connected to the first circuit unit 10 via the inductor 92 and the second circuit unit 20 (directly connected). The direct current applied from the power supply 90 is suppressed by the capacitor 94 from flowing from the reference potential terminal 3A to the first conductor 14, and from flowing from the reference potential terminal 3B to the second conductor 24, and the first magnetic resistance It flows to the effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22. The first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 are connected in series with the DC application terminal 4 as a reference, and the DC current applied from the power supply 90 is applied to the counter electrode 25 and the second magnetoresistive effect element. 22, the second conductor 24, the via wiring 95, the counter electrode 15, and the first magnetoresistive element 12 flow in this order. Further, the flow of the high-frequency current IRC is the same as that shown in FIG. Therefore, the magnetoresistive effect module 101 shown in FIG.

また図4は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。図4において、図3と同様の構成には同一の符号を付す。図4に示す磁気抵抗効果モジュール102は、第1磁気抵抗効果素子12の対向電極15と第2磁気抵抗効果素子22の第2導体24とが共通した金属層30である点が、図3に示す磁気抵抗効果モジュール101と異なる。図4では、基準電位端子3Aは第1回路ユニット10に接続されており、基準電位端子3Bはコンデンサ94を介して第2回路ユニット20に接続されている(交流的に(高周波的に)接続されている)。また図4では、基準電位端子3Cは、インダクタ92を介して第2回路ユニット20に接続されている(直流的に接続されている)。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. In FIG. 4, the same components as those in FIG. The magnetoresistive effect module 102 shown in FIG. 4 is that the counter electrode 15 of the first magnetoresistive effect element 12 and the second conductor 24 of the second magnetoresistive effect element 22 are a common metal layer 30 in FIG. It differs from the magnetoresistive effect module 101 shown. In FIG. 4, the reference potential terminal 3 </ b> A is connected to the first circuit unit 10, and the reference potential terminal 3 </ b> B is connected to the second circuit unit 20 via a capacitor 94 (AC (high frequency) connection). Have been). In FIG. 4, the reference potential terminal 3 </ b> C is connected to the second circuit unit 20 via the inductor 92 (directly connected).

図4に示す磁気抵抗効果モジュール102は、対向電極15と第2導体24とが共通しているため、これらをビア配線95(図1参照)で接続する必要がない。ビア配線95は、素子抵抗を増大させる一因となりうる。対向電極15と第2導体24とが共通した金属層30となることで、素子抵抗の増大を抑制できる。またビア配線95を設けるためのスペースが不要になり、磁気抵抗効果モジュール102の小型化が可能となる。   In the magnetoresistive effect module 102 shown in FIG. 4, since the counter electrode 15 and the second conductor 24 are common, it is not necessary to connect these via the via wiring 95 (see FIG. 1). The via wiring 95 can contribute to an increase in element resistance. Since the counter electrode 15 and the second conductor 24 become a common metal layer 30, an increase in element resistance can be suppressed. Further, a space for providing the via wiring 95 is not necessary, and the magnetoresistive effect module 102 can be downsized.

図4に示す磁気抵抗効果モジュール102において、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22は、金属層30の同一面に積層されている。第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22とは、金属層30の異なる面に接続されていてもよいが、金属層30の同一面に積層されていることが好ましい。   In the magnetoresistance effect module 102 shown in FIG. 4, the first magnetoresistance effect element 12 and the second magnetoresistance effect element 22 are stacked on the same surface of the metal layer 30. The first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 22 may be connected to different surfaces of the metal layer 30, but are preferably stacked on the same surface of the metal layer 30.

金属層30の同一面に第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22が積層されていると、磁気抵抗効果モジュール102の製造が容易になる。第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22とは、磁化固定層12A,22A、スペーサ層12C,22C、磁化自由層12B,22Bの積層順が同じである。すなわち、対向電極15と第2導体24とが共通した金属層30上に第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22となる層を積層し、フォトリソグラフィー等の技術により不要部を除去することで、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22を一度に製造できる。   When the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 are stacked on the same surface of the metal layer 30, the magnetoresistive effect module 102 can be easily manufactured. The first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 22 have the same stacking order of the magnetization fixed layers 12A and 22A, the spacer layers 12C and 22C, and the magnetization free layers 12B and 22B. That is, a layer that becomes the first magnetoresistance effect element 12 and the second magnetoresistance effect element 22 is laminated on the metal layer 30 in which the counter electrode 15 and the second conductor 24 are shared, and unnecessary portions are formed by a technique such as photolithography. By removing, the 1st magnetoresistive effect element 12 and the 2nd magnetoresistive effect element 22 can be manufactured at once.

図4に示す磁気抵抗効果モジュール102において、金属層30の第1端部30aが直流印加端子4に接続されている。また、コンデンサ94は、第1のポート1と第1導体14の第1端部14aとの間、金属層30の第2端部30bと基準電位端子3Bとの間および対向電極25と第2のポート2との間に設けられている。当該位置にコンデンサ94が配設されていることで、電源90から印加された直流電流は、基準電位端子3Aから第1導体14、第1磁気抵抗効果素子12及び金属層30を介して直流印加端子4に流れるとともに、基準電位端子3Cからインダクタ92、対向電極25、第2磁気抵抗効果素子22及び金属層30を介して直流印加端子4に流れる。つまり、直流印加端子4を基準に、第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22とは並列な接続関係にあり、電源90から印加された直流電流は第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22とに分岐して流れる。第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22との内部を流れる直流電流の流れ方向は同じであり、直流電流は、磁化自由層12B、22B、スペーサ層12C、22C、磁化固定層12A、22Aの順で流れる。   In the magnetoresistive effect module 102 shown in FIG. 4, the first end 30 a of the metal layer 30 is connected to the DC application terminal 4. Further, the capacitor 94 is provided between the first port 1 and the first end 14a of the first conductor 14, between the second end 30b of the metal layer 30 and the reference potential terminal 3B, and between the counter electrode 25 and the second end. Between the two ports. Since the capacitor 94 is disposed at the position, the direct current applied from the power source 90 is applied from the reference potential terminal 3A through the first conductor 14, the first magnetoresistive effect element 12, and the metal layer 30. The current flows to the terminal 4 and flows from the reference potential terminal 3 </ b> C to the DC application terminal 4 through the inductor 92, the counter electrode 25, the second magnetoresistive effect element 22, and the metal layer 30. That is, the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 are connected in parallel with the DC application terminal 4 as a reference, and the DC current applied from the power source 90 is the first magnetoresistive effect element 12. And flow into the second magnetoresistive element 22. The direction of the direct current flowing through the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 22 is the same, and the direct current flows from the magnetization free layers 12B and 22B, the spacer layers 12C and 22C, and the magnetization fixed layer. It flows in the order of 12A and 22A.

図5は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。図5において、図4と同様の構成には同一の符号を付す。図5に示す磁気抵抗効果モジュール103は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22が直流印加端子4を基準に直列な接続関係にある点が、図4に示す磁気抵抗効果モジュール102と異なる。図5では、基準電位端子3Aはコンデンサ94を介して第1回路ユニット10に接続されて(交流的に(高周波的に)接続されて)おり、基準電位端子3Bはコンデンサ94を介して第2回路ユニット20に接続されている(交流的に(高周波的に)接続されている)。また図5では、基準電位端子3Cは、インダクタ92を介して第2回路ユニット20に接続されている(直流的に接続されている)。また図5では、基準電位端子3Cは、インダクタ92及び第2回路ユニット20を介して第1回路ユニット10に接続されている(直流的に接続されている)。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. In FIG. 5, the same components as those in FIG. The magnetoresistive effect module 103 shown in FIG. 5 has the magnetoresistive effect shown in FIG. 4 in that the first magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22 are connected in series with the DC application terminal 4 as a reference. Different from module 102. In FIG. 5, the reference potential terminal 3 </ b> A is connected to the first circuit unit 10 via a capacitor 94 (connected in an alternating manner (high frequency)), and the reference potential terminal 3 </ b> B is connected to the second circuit unit 10 via a capacitor 94. It is connected to the circuit unit 20 (connected in alternating current (high frequency)). In FIG. 5, the reference potential terminal 3 </ b> C is connected to the second circuit unit 20 via the inductor 92 (directly connected). In FIG. 5, the reference potential terminal 3 </ b> C is connected to the first circuit unit 10 via the inductor 92 and the second circuit unit 20 (connected in a direct current manner).

図5に示す磁気抵抗効果モジュール103において、第1導体14の第1端部14aが直流印加端子4に接続されている。また、コンデンサ94は、第1のポート1と第1導体14の第1端部14aとの間、第1導体14の第2端部14bと基準電位端子3Aとの間、金属層30の第2端部30bと基準電位端子3Bとの間および対向電極25と第2のポート2との間に設けられている。当該位置にコンデンサ94が配設されていることで、電源90から印加された直流電流は、第1磁気抵抗効果素子12、金属層30、第2磁気抵抗効果素子22の順に流れる。第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22との内部を流れる直流電流の流れ方向は反対であり、第1磁気抵抗効果素子12では磁化自由層12B、スペーサ層12C、磁化固定層12Aの順に流れ、第2磁気抵抗効果素子22では磁化固定層22A、スペーサ層22C、磁化固定層22Aの順で流れる。   In the magnetoresistive effect module 103 shown in FIG. 5, the first end portion 14 a of the first conductor 14 is connected to the DC application terminal 4. The capacitor 94 is connected between the first port 1 and the first end 14a of the first conductor 14, between the second end 14b of the first conductor 14 and the reference potential terminal 3A, and between the first end 14a of the metal layer 30. It is provided between the two end portions 30b and the reference potential terminal 3B and between the counter electrode 25 and the second port 2. Since the capacitor 94 is disposed at the position, the direct current applied from the power supply 90 flows in the order of the first magnetoresistance effect element 12, the metal layer 30, and the second magnetoresistance effect element 22. The direction of the direct current flowing inside the first magnetoresistive element 12 and the second magnetoresistive element 22 is opposite. In the first magnetoresistive element 12, the magnetization free layer 12B, the spacer layer 12C, and the magnetization fixed layer The second magnetoresistance effect element 22 flows in the order of the magnetization fixed layer 22A, the spacer layer 22C, and the magnetization fixed layer 22A.

図4と図5に示す磁気抵抗効果モジュール102、103においてインダクタ92は、いずれも第1のポート1と直流印加端子4との間および第2のポート2と基準電位端子3Cとの間に設けられている。第1のポート1から入力された高周波電流IRCは第1導体14の第2端部14b及び金属層30の第2端部30bでそれぞれ基準電位端子3A、3B側に分岐しながら、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22のそれぞれの内部を流れる。そのため、図4及図5に示す磁気抵抗効果モジュール102、103においても、高周波電流IRCの分岐が繰り返され、遮断特性が向上する。 In the magnetoresistive effect modules 102 and 103 shown in FIGS. 4 and 5, the inductor 92 is provided between the first port 1 and the DC application terminal 4 and between the second port 2 and the reference potential terminal 3C. It has been. The high-frequency current I RC input from the first port 1 branches to the reference potential terminals 3A and 3B side at the second end 14b of the first conductor 14 and the second end 30b of the metal layer 30, respectively. It flows through each of the magnetoresistive effect element 12 and the second magnetoresistive effect element 22. Therefore, also in the magnetoresistive effect modules 102 and 103 shown in FIG. 4及図5, high-frequency current I RC branch is repeated, cutoff characteristics can be improved.

また図6は、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100の変形例の回路構成を示した模式図である。図7は、図3に示す磁気抵抗効果モジュール101の変形例の回路構成を示した模式図である。図8は、図4に示す磁気抵抗効果モジュール102の変形例の回路構成を示した模式図である。図9は、図5に示す磁気抵抗効果モジュール103の変形例の回路構成を示した模式図である。図6〜9に示す磁気抵抗効果モジュール100A、101A、102A、103Aは、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20に対して、基準電位端子3が共通して一つにまとめられている。また電源90が、磁気抵抗効果モジュール100A、101A、102A、103Aの回路内に組み込まれている。これらの変形例の構成でも、高周波電流IRCの分岐が繰り返され、遮断特性が向上する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a circuit configuration of a modification of the magnetoresistive effect module 100 shown in FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing a circuit configuration of a modified example of the magnetoresistive effect module 101 shown in FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a circuit configuration of a modification of the magnetoresistive effect module 102 shown in FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing a circuit configuration of a modified example of the magnetoresistive effect module 103 shown in FIG. In the magnetoresistive effect modules 100A, 101A, 102A, and 103A shown in FIGS. 6 to 9, the reference potential terminal 3 is combined into one for the first circuit unit 10 and the second circuit unit 20. A power supply 90 is incorporated in the circuits of the magnetoresistive effect modules 100A, 101A, 102A, and 103A. Even in the configurations of these modified examples, the branching of the high-frequency current IR is repeated, and the cutoff characteristic is improved.

上記実施形態におけるインダクタ92は、抵抗素子に変えることができる。この抵抗素子は、抵抗成分により電流の高周波成分をカットする機能を有する。この抵抗素子は、チップ抵抗またはパターン線路による抵抗のいずれでもよい。この抵抗素子の抵抗値は、磁気抵抗効果素子から出力される信号線路の特性インピーダンス以上であることが好ましい。例えば、信号線路の特性インピーダンスが50Ωであり、抵抗素子の抵抗値が50Ωの場合は、45%の高周波電力が抵抗素子によりカットできる。また信号線路の特性インピーダンスが50Ωであり、抵抗素子の抵抗値が500Ωの場合は、90%の高周波電力を抵抗素子によりカットできる。この場合でも、磁気抵抗効果素子から出力された出力信号を第2のポート2に効率的に流すことができる。   The inductor 92 in the above embodiment can be changed to a resistance element. This resistance element has a function of cutting a high frequency component of a current by a resistance component. This resistance element may be either a chip resistance or a resistance by a pattern line. The resistance value of this resistance element is preferably equal to or greater than the characteristic impedance of the signal line output from the magnetoresistive effect element. For example, when the characteristic impedance of the signal line is 50Ω and the resistance value of the resistance element is 50Ω, 45% of high frequency power can be cut by the resistance element. When the characteristic impedance of the signal line is 50Ω and the resistance value of the resistance element is 500Ω, 90% of high frequency power can be cut by the resistance element. Even in this case, the output signal output from the magnetoresistive effect element can be efficiently supplied to the second port 2.

また、上記実施形態において、直流印加端子4に接続される電源90が、電流の高周波成分をカットすると同時に電流の不変成分を通す機能を有する場合、インダクタ92は無くても良い。この場合でも、磁気抵抗効果素子から出力された出力信号を第2のポート2に効率的に流すことができる。   In the above embodiment, when the power supply 90 connected to the DC application terminal 4 has a function of cutting the high frequency component of the current and passing the current invariant component at the same time, the inductor 92 may be omitted. Even in this case, the output signal output from the magnetoresistive effect element can be efficiently supplied to the second port 2.

また、上記実施形態では、周波数設定機構80を磁場印加機構とする例を基に説明したが、周波数設定機構80には以下のような他の例も用いることができる。例えば、周波数設定機構として磁気抵抗効果素子に電場を印加する電場印加機構を用いてもよい。電場印加機構により、磁気抵抗効果素子の磁化自由層に印加される電場を変化させると、磁化自由層における異方性磁場が変化し、磁化自由層における有効磁場が変化する。そして、磁化自由層の強磁性共鳴周波数が設定される。   Moreover, although the said embodiment demonstrated based on the example which uses the frequency setting mechanism 80 as a magnetic field application mechanism, the following other examples can also be used for the frequency setting mechanism 80. FIG. For example, an electric field application mechanism that applies an electric field to the magnetoresistive effect element may be used as the frequency setting mechanism. When the electric field applied mechanism changes the electric field applied to the magnetization free layer of the magnetoresistive element, the anisotropic magnetic field in the magnetization free layer changes, and the effective magnetic field in the magnetization free layer changes. Then, the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer is set.

また例えば、周波数設定機構として圧電体と電場印加機構を組み合わせてもよい。磁気抵抗効果素子の磁化自由層の近傍に圧電体を設け、その圧電体に電場を印加する。電場が印加された圧電体は変形し、磁化自由層を歪ませる。磁化自由層が歪むと、磁化自由層における異方性磁場が変化し、磁化自由層における有効磁場が変化する。そして、磁化自由層の強磁性共鳴周波数が設定される。   For example, a piezoelectric body and an electric field application mechanism may be combined as the frequency setting mechanism. A piezoelectric body is provided in the vicinity of the magnetization free layer of the magnetoresistive effect element, and an electric field is applied to the piezoelectric body. The piezoelectric body to which the electric field is applied is deformed and distorts the magnetization free layer. When the magnetization free layer is distorted, the anisotropic magnetic field in the magnetization free layer changes, and the effective magnetic field in the magnetization free layer changes. Then, the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer is set.

また例えば、周波数設定機構として、電気磁気効果を有する反強磁性体又はフェリ磁性体である制御膜、制御膜に磁場を印加する機構、及び、制御膜に電場を印加する機構を用いてもよい。磁化自由層と磁気的に結合するように設けられた制御膜に電場及び磁場を印加する。制御膜に印加する電場及び磁場の少なくとも一方を変化させると、磁化自由層における交換結合磁場が変化し、磁化自由層における有効磁場が変化する。そして、磁化自由層の強磁性共鳴周波数が設定される。   For example, as the frequency setting mechanism, a control film that is an antiferromagnetic material or a ferrimagnetic material having an electromagnetic effect, a mechanism that applies a magnetic field to the control film, and a mechanism that applies an electric field to the control film may be used. . An electric field and a magnetic field are applied to a control film provided to be magnetically coupled to the magnetization free layer. When at least one of an electric field and a magnetic field applied to the control film is changed, the exchange coupling magnetic field in the magnetization free layer changes, and the effective magnetic field in the magnetization free layer changes. Then, the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer is set.

また周波数設定機構80が無くても(磁場印加機構から静磁場が印加されなくても)、磁気抵抗効果素子の磁化自由層の強磁性共鳴周波数が所望の周波数である場合は、周波数設定機構80を有さなくてもよい。   Further, even if there is no frequency setting mechanism 80 (even if a static magnetic field is not applied from the magnetic field application mechanism), if the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer of the magnetoresistive effect element is a desired frequency, the frequency setting mechanism 80 It is not necessary to have.

<他の用途>
また上記では磁気抵抗効果デバイスを高周波フィルタとして用いる場合を例に提示したが、磁気抵抗効果デバイスは増幅器(アンプ)等の高周波デバイスとしても利用できる。
<Other uses>
Moreover, although the case where a magnetoresistive effect device is used as a high frequency filter was shown as an example above, the magnetoresistive effect device can also be used as a high frequency device such as an amplifier.

また磁気抵抗効果デバイスを増幅器として用いる場合は、電源90から印加する直流電流又は直流電圧を所定の大きさ以上にする。このようにすることで、第1のポート1から入力される信号より第2のポート2から出力される信号が大きくなり、増幅器として機能する。   When the magnetoresistive effect device is used as an amplifier, the direct current or direct current voltage applied from the power supply 90 is set to a predetermined magnitude or more. By doing in this way, the signal output from the 2nd port 2 becomes larger than the signal input from the 1st port 1, and it functions as an amplifier.

上述のように、磁気抵抗効果デバイスは、増幅器等の高周波デバイスとして機能できる。   As described above, the magnetoresistive effect device can function as a high-frequency device such as an amplifier.

1 第1のポート
2 第2のポート
3A、3B、3C 基準電位端子
4 直流印加端子
10 第1回路ユニット
20 第2回路ユニット
11、21 電流分岐型素子
12 第1磁気抵抗効果素子
22 第2磁気抵抗効果素子
12A、22A 磁化固定層
12B、22B 磁化自由層
12C、22C スペーサ層
14 第1導体
24 第2導体
30 金属層
14a、24a、30a 第1端部
14b、24b、30b 第2端部
15、25 対向電極
80 周波数設定機構
90 電源
92 インダクタ
94 コンデンサ
100、101、102、103、100A、101A、102A、103A 磁気抵抗効果モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st port 2 2nd port 3A, 3B, 3C Reference potential terminal 4 DC application terminal 10 1st circuit unit 20 2nd circuit unit 11, 21 Current branch type | mold element 12 1st magnetoresistive effect element 22 2nd magnetism Resistance effect elements 12A, 22A Magnetization fixed layers 12B, 22B Magnetization free layers 12C, 22C Spacer layer 14 First conductor 24 Second conductor 30 Metal layers 14a, 24a, 30a First end portions 14b, 24b, 30b Second end portion 15 , 25 Counter electrode 80 Frequency setting mechanism 90 Power supply 92 Inductor 94 Capacitors 100, 101, 102, 103, 100A, 101A, 102A, 103A Magnetoresistive effect module

Claims (5)

第1のポートと、
第2のポートと、
前記第1のポートと前記第2のポートとの間に直列に接続された第1回路ユニット及び第2回路ユニットと、
前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットに、それぞれ又は共通して接続された基準電位端子と、
前記第1回路ユニットの第1磁気抵抗効果素子及び前記第2回路ユニットの第2磁気抵抗効果素子に、直流電流又は直流電圧を印加するための電源をそれぞれ又は共通して接続できる直流印加端子と、を備え、
前記第1回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第1磁気抵抗効果素子と、前記第1磁気抵抗効果素子の一端に接続された第1導体と、を備え、
前記第1導体は、高周波電流が前記第1磁気抵抗効果素子及び前記基準電位端子に対して分岐して流れるように、前記第1導体の第1端部が高周波電流の入力側に接続され、前記第1導体の第2端部が前記基準電位端子に接続され、
前記第2回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第2磁気抵抗効果素子と、前記第2磁気抵抗効果素子の一端に接続された第2導体と、を備え、
前記第2導体は、高周波電流が前記第2磁気抵抗効果素子及び前記基準電位端子に対して分岐して流れるように、前記第2導体の第1端部が高周波電流の入力側に接続され、前記第2導体の第2端部が前記基準電位端子に接続されている、磁気抵抗効果デバイス。
A first port;
A second port;
A first circuit unit and a second circuit unit connected in series between the first port and the second port;
A reference potential terminal connected to or in common with each of the first circuit unit and the second circuit unit;
A direct current application terminal capable of connecting a power source for applying a direct current or a direct voltage to the first magnetoresistive element of the first circuit unit and the second magnetoresistive element of the second circuit unit, respectively, or in common; With
The first circuit unit includes a first magnetoresistive element including a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween, and a first conductor connected to one end of the first magnetoresistive element And comprising
The first conductor has a first end of the first conductor connected to a high-frequency current input side so that a high-frequency current flows in a branched manner with respect to the first magnetoresistive element and the reference potential terminal; A second end of the first conductor is connected to the reference potential terminal;
The second circuit unit includes a second magnetoresistive element including a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween, and a second conductor connected to one end of the second magnetoresistive element And comprising
The second conductor has a first end of the second conductor connected to the input side of the high-frequency current so that a high-frequency current flows in a branched manner with respect to the second magnetoresistive element and the reference potential terminal, A magnetoresistive effect device, wherein a second end of the second conductor is connected to the reference potential terminal.
前記第1磁気抵抗効果素子の前記第1導体と対向する端部に接続される対向電極と、前記第2導体とが、共通した金属層により構成されている、請求項1に記載の磁気抵抗効果デバイス。   2. The magnetoresistive device according to claim 1, wherein a counter electrode connected to an end portion of the first magnetoresistive element facing the first conductor and the second conductor are formed of a common metal layer. Effect device. 前記第1磁気抵抗効果素子と前記第2磁気抵抗効果素子とは、前記直流印加端子を基準に並列な接続関係にある、請求項1又は2に記載の磁気抵抗効果デバイス。   3. The magnetoresistive effect device according to claim 1, wherein the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element are in a parallel connection relationship with respect to the DC application terminal. 前記第1磁気抵抗効果素子と前記第2磁気抵抗効果素子とは、前記直流印加端子を基準に直列な接続関係にある、請求項1又は2に記載の磁気抵抗効果デバイス。   The magnetoresistive effect device according to claim 1 or 2, wherein the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element are in a serial connection relationship with respect to the DC application terminal. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイスと、
前記磁気抵抗効果デバイスの前記直流印加端子に接続された直流電流源又は直流電圧源と、を備える、磁気抵抗効果モジュール。
The magnetoresistance effect device according to any one of claims 1 to 4,
A magnetoresistive effect module comprising: a DC current source or a DC voltage source connected to the DC application terminal of the magnetoresistive effect device.
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